Publicação

HCN channelopathy as a key mechanism for auditory hypersensitivity in a shank3 mouse model of ASD

Detalhes bibliográficos
Resumo:	A perturbação do espetro do autismo (PEA) é uma perturbação do neurodesenvolvimento de etiologia desconhecida. Fatores de natureza ambiental e genética estão associados a um maior risco para PEA. Até à atualidade, mais de 100 genes foram identificados como genes de risco para PEA, estando associados à regulação da expressão genética e à maturação de linhas neuronais excitatórias e inibitórias. Entre eles, o gene SHANK3 é dos mais estudados e está associado a cerca de 1-2% dos casos de PEA. As características principais da PEA incluem dificuldades na comunicação e interação social, comportamentos repetitivos e hipo- ou hipersensibilidade a estímulos sensoriais. Uma das alterações sensoriais mais reportadas em PEA é a sensibilidade auditiva. Diversos modelos animais para PEA também apresentam em comum esta característica, nomeadamente o modelo de murganho Shank3- InsG3680 +/+, utilizado neste estudo. Neste trabalho, pretendeu-se clarificar potenciais mecanismos por detrás do fenótipo de hipersensibilidade auditiva observado no modelo de murganho Shank3-Insg3680 +/+ . O principal foco foi a região cerebral do córtex auditivo primário (A1), uma vez que esta é importante para o processamento auditivo. Através de uma análise de proteómica SWATH-MS em A1, identificámos o canal HCN1 (canal regulado por hiperpolarização e por ligação a nucleótido) como um dos mais sobre expressos em murganhos InsG3680 +/+ machos adultos (6-10 semanas), mas não durante o desenvolvimento (1-5 semanas). Transcritos de HCN1 (mHcn1) estão também aumentados aos 21 dias de idade (P21) em murganhos InsG3680 +/+ machos. Foram também realizados registos intracelulares de correntes de hiperpolarização mediadas por HCN (Ih) por eletrofisiologia de whole-cell patch clamp. Os resultados indicam uma diminuição das correntes Ih especificamente em neurónios principais putativos em murganhos InsG3680 +/+ , o que sugere uma perturbação funcional dos canais HCN em A1. Sabendo que a SHANK3 interage com HCN1 e é provavelmente responsável pela ancoragem de HCN1 na sinapse, propomos um mecanismo através do qual a falta de SHANK3 compromete a localização sub-celular de HCN1, causando redução na Ih. Como mecanismo de compensação, a célula aumenta os seus níveis de HCN1, tentando compensar os défices funcionais e levando a um fenótipo molecular de sobre-expressão de HCN1 em murganhos InsG3680 +/+ adultos. Em suma, estes resultados contribuem para a melhor compreensão do funcionamento dos circuitos do córtex auditivo no modelo InsG3680 +/+ e sugerem HCN1 como um potencial alvo terapêutico em PEA.
Autores principais:	Castro, Ana Carolina Pinto
Assunto:	Perturbação do Espetro do Autismo Neurodesenvolvimento Hipersensibilidade auditiva SHANK3 Canal regulado por hiperpolarização e por ligação a nucleótido 1 Autism Spectrum Disorder Neurodevelopment Auditory hypersensitivity Hyperpolarization cyclic nucleotide-gated channel 1 Ciências Médicas
Ano:	2022
País:	Portugal
Tipo de documento:	dissertação de mestrado
Tipo de acesso:	acesso restrito
Instituição associada:	Universidade do Minho
Idioma:	inglês
Origem:	RepositóriUM - Universidade do Minho

Descrição
Resumo:	A perturbação do espetro do autismo (PEA) é uma perturbação do neurodesenvolvimento de etiologia desconhecida. Fatores de natureza ambiental e genética estão associados a um maior risco para PEA. Até à atualidade, mais de 100 genes foram identificados como genes de risco para PEA, estando associados à regulação da expressão genética e à maturação de linhas neuronais excitatórias e inibitórias. Entre eles, o gene SHANK3 é dos mais estudados e está associado a cerca de 1-2% dos casos de PEA. As características principais da PEA incluem dificuldades na comunicação e interação social, comportamentos repetitivos e hipo- ou hipersensibilidade a estímulos sensoriais. Uma das alterações sensoriais mais reportadas em PEA é a sensibilidade auditiva. Diversos modelos animais para PEA também apresentam em comum esta característica, nomeadamente o modelo de murganho Shank3- InsG3680 +/+, utilizado neste estudo. Neste trabalho, pretendeu-se clarificar potenciais mecanismos por detrás do fenótipo de hipersensibilidade auditiva observado no modelo de murganho Shank3-Insg3680 +/+ . O principal foco foi a região cerebral do córtex auditivo primário (A1), uma vez que esta é importante para o processamento auditivo. Através de uma análise de proteómica SWATH-MS em A1, identificámos o canal HCN1 (canal regulado por hiperpolarização e por ligação a nucleótido) como um dos mais sobre expressos em murganhos InsG3680 +/+ machos adultos (6-10 semanas), mas não durante o desenvolvimento (1-5 semanas). Transcritos de HCN1 (mHcn1) estão também aumentados aos 21 dias de idade (P21) em murganhos InsG3680 +/+ machos. Foram também realizados registos intracelulares de correntes de hiperpolarização mediadas por HCN (Ih) por eletrofisiologia de whole-cell patch clamp. Os resultados indicam uma diminuição das correntes Ih especificamente em neurónios principais putativos em murganhos InsG3680 +/+ , o que sugere uma perturbação funcional dos canais HCN em A1. Sabendo que a SHANK3 interage com HCN1 e é provavelmente responsável pela ancoragem de HCN1 na sinapse, propomos um mecanismo através do qual a falta de SHANK3 compromete a localização sub-celular de HCN1, causando redução na Ih. Como mecanismo de compensação, a célula aumenta os seus níveis de HCN1, tentando compensar os défices funcionais e levando a um fenótipo molecular de sobre-expressão de HCN1 em murganhos InsG3680 +/+ adultos. Em suma, estes resultados contribuem para a melhor compreensão do funcionamento dos circuitos do córtex auditivo no modelo InsG3680 +/+ e sugerem HCN1 como um potencial alvo terapêutico em PEA.